玉米种子包衣:面向农业可持续发展的科学进展与全球合作

原作者：莱尔森・塞萨尔・安德拉德・戈麦斯 、若昂・卢西亚诺・德・安德拉德・梅洛・儒尼奥尔 、卢安・达尼洛・费雷拉・德・安德拉德・梅洛 、安娜・保拉・多・纳西门托・林斯  （唐浩平翻译整理）        单位：巴西阿拉戈斯联邦工程与农业科学校区，里约拉戈市 57100-000          收稿：2024 年 12 月 10 日｜录用：2025 年 3 月 20 日｜在线发表：2025 年 3 月 31 日          版权：©2025 作者，开放获取

摘要

种子包衣是现代农业核心技术，可在种衣中添加保护剂、肥料与有益微生物，提升种子萌发能力、幼苗定植水平，增强作物对生物、非生物胁迫抗性。伴随高效可持续农业体系的发展需求，该领域科研热度逐年攀升，但目前学界对其研究脉络、核心领军学者、国际合作网络仍缺乏系统性梳理。          

本文采用文献计量法，系统解析全球玉米种子包衣领域科研产出，厘清研究热点、国际协作格局与学术影响力；研究依托 Web of Science、Scopus 两大数据库，共筛选 239 篇有效文献。结果显示该领域发文量持续增长，中国、美国、巴西为核心产出国；主流研究方向集中于生物防治、种子处理效果、环境风险削减，体现农业生产与生态可持续的平衡发展特征。          

领域高影响力期刊为《作物保护》《害虫治理科学》；国际协作网络发达，加拿大、丹麦发文总量偏少，但单篇文献被引均值极高，学术质量突出。未来研发重点为复合生物防治菌剂与养分缓释一体化包衣材料。本研究从战略视角梳理领域发展脉络，可为玉米可持续种植相关科研、全球农业政策制定提供参考。

关键词：文献计量图谱；作物保护；科研合作网络；环境影响

1 引言

玉米（Zea mays）作为全球第三大粮食作物，主产国为美国、中国、印度、巴西，种子包衣技术已在玉米规模化种植中广泛应用 。该技术通过在种子表面包覆防护材料与营养物质，提升农艺性状、提高发芽率，同时抵御病虫与逆境胁迫 。          

玉米种子包衣具备多重优势：适配机械化作业、减少农药用量、定向输送生物刺激素与必需养分，全方位助力农业可持续发展 。但传统包衣工艺存在环境隐患：合成高分子、染料、化学药剂若管控不当，会在土壤累积，破坏土壤微生物群落、扰乱农田生态系统平衡 ；采用新烟碱类种衣剂的玉米田，蜜蜂死亡率显著上升，破坏蜂群繁育与授粉功能 。          

以可生物降解生物膜、有机基材为原料的绿色种衣技术，可大幅降低环境负荷，实现增产与生态保护协同发展 。推广环保型包衣替代方案，是兼顾农业生产效率与生态安全的必经之路。现有研究证实，种子包衣可提升田间出苗整齐度、增强幼苗活力，最终实现增产 ；新型复配种衣整合生物刺激素、生防菌、缓释养分，进一步降低化学农资依赖，拓宽技术应用潜力。当前该领域仍存在研究空白：全球研究热点、优势国家 / 机构、国际合作网络、高价值文献与核心学者尚未完成系统性图谱梳理。信息缺失导致科研人员、政策制定者、行业从业者难以精准识别前沿方向、合理分配研发资源、加速可持续种子处理技术落地。          

全球农业既要保障产能提升，又要严控环境损害，可持续农业发展诉求持续升温 。采用文献计量手段可系统梳理玉米包衣领域科研演化规律，厘清知识产出结构、识别研究缺口，指导研发环境友好型种子处理技术 ；理清领域发展逻辑，才能平衡增产与生态保护，保障全球粮食安全与农业韧性。          

基于文献计量标准化研究框架 ，本文全面解析玉米种子包衣领域科研产出与知识图谱，回答五大核心问题：

1.该领域发文量领先的作者、机构、国家有哪些？

2.领域核心主流期刊分布如何？

3.高影响力作者、经典文献、权威期刊分别为哪些？

4.当下主流研究主题是什么？

5.各核心研究主题之间存在何种关联？        

本文梳理全球玉米包衣科研全貌，明确当下研究导向，为高效种子处理技术研发提供支撑，助力可持续农业发展，搭建该领域完整知识体系，指导后续科研与技术创新。

2 研究方法

2.1 数据库检索策略

检索 Web of Science 核心合集、Scopus 数据库，无时间限制，检索截止 2024 年 10 月 22 日；检索式：（丸粒种子 OR 种子丸化 OR 种子包衣）AND（玉米 OR Zea mays）初筛后逐篇阅读标题、摘要、关键词筛选主题相关文献；二次筛选仅保留原始试验数据型期刊论文，剔除综述、会议摘要等其他文献；仅保留英文文献。

2.2 数据处理工具

1.导出两大数据库文献为.bib 格式；

2.基于 R 语言bibliometrix程序包处理文献数据：convert2df函数转换文献格式，mergeDbSources合并数据集并自动剔除重复文献；

3.合并后数据导出.xlsx 表格，利用rio包开展深度统计；

4.可视化工具：Biblioshiny（Bibliometrix 交互式网页工具），无需编程即可完成可视化计量分析，可实现：年度发文统计、年度被引分析、优势国家、国际合作、核心期刊、顶尖机构、高产出作者、作者 h 指数、期刊 h 指数、布拉德福定律期刊分区、关键词时序分析、多重对应关键词概念图谱、主题地图、高被引文献统计；

5.可视化内容包含共被引图谱、国际 / 作者合作网络、关键词共现图谱，直观呈现玉米丸粒 / 包衣领域研究动态与新兴热点；

6.关键词预处理：剔除泛化冗余词汇（Zea mays、maize、article、seed 等）、仅保留细分研究主题关键词用于共现分析。

3 结果

3.1 文献筛选流程与基础数据概况

Web of Science 初检 212 篇，Scopus 初检 228 篇；          阅读标题摘要筛选：WOS 保留 169 篇，Scopus 保留 188 篇；          筛选原始试验论文：WOS156 篇，Scopus180 篇；          筛选英文文献：WOS153 篇，Scopus168 篇；          去重后剔除 82 篇重复文献，最终有效分析文献 239 篇（文献筛选流程图略）。          239 篇文献样本量满足文献计量分析精度要求 。

图 1 研究基础数据总览

•研究时间跨度：1954–2024 年，文献平均发表时长 8.49 年

•期刊总量：124 种；文献总参考文献 9097 篇；年均发文增长率 3.84%

•有效文献 239 篇；单篇平均被引 20.69 次

•关键词：数据库标引 1271 个，作者自标引 665 个

•作者总数 886 人；独著文献仅 3 篇

•单篇平均合作作者 5.59 人；国际合作占比 15.9%

•文献类型：期刊论文 236 篇、在线优先出版 1 篇、会议论文 2 篇

近几十年该领域发文量稳定上升，领域长期受到学界关注；单篇平均被引数值较高，证明学科认可度强；作者团队化、跨国协作趋势显著，体现研究多学科、全球化特征，未来仍将持续成为科研热点。

3.2 年度发文量与被引演化趋势

图 2 历年科研产出演化          (a) 年度发文总量；(b) 单篇平均被引次数；(c) 年度平均被引总量          1954 年出现领域首篇文献，总被引 7 次，单篇均值 7；1954–1970 年无相关发表，1971 年再次出现 1 篇，被引 6 次；          20 世纪 80 年代发文零散、数量极低；1992 年发文量显著上涨，单篇被引 43 次，标志领域关注度提升；          2000–2024 年发文量持续快速增长，2020 年达峰值 30 篇，单篇平均被引 22.07；2021 年 23 篇、2023 年 24 篇，产出保持高位；          单篇最高平均被引出现在 1998 年（单篇 48 次）；整体来看，领域发文总量、文献学术影响力逐年同步提升。

3.3 各国发文量与学术影响力

图 3 各国科研产出对比          (a) 各国发文总数；(b) 各国单篇文献平均被引          发文总量高度集中于少数国家：

1.中国：121 篇，全球第一；

2.美国：112 篇，全球第二；

3.意大利：67 篇，全球第三；          中、美、意三国占据领域绝大部分科研产出，代表全球核心研发中心资源与资金倾斜；巴西 37 篇，位列第四，拉美科研参与度持续提升；加拿大、以色列、印度等国存在优质产出，但发文总量偏低，研究方向更细分。

单篇平均被引排名：丹麦 59.5＞加拿大 54.3＞意大利 40.5；     丹麦、加拿大发文总量不占优势，但单篇被引远高于其他国家，证明其研究质量、国际认可度顶尖。

图 4 全球国家合作网络          节点大小代表发文总量，连线粗细代表合作紧密程度，节点距离越近合作频次越高；          全球多国建立稳定协作关系，美国为核心枢纽，合作最频繁伙伴为意大利，同时与巴基斯坦、德国、沙特阿拉伯深度联动；          中国为第二大合作主体，核心合作国家为美国、巴基斯坦；          跨国协作促进种衣、丸粒化技术知识互通，推动全球可持续种子处理技术迭代。

3.4 期刊、作者、机构产出分布

图 5 三大维度文献产出分布          (a) TOP20 期刊发文数量；(b) TOP20 高产出作者；(c) TOP20 研究机构

（1）期刊分布

《作物保护》发文 18 篇，行业第一；《害虫治理科学》10 篇，第二；《生物防治》《全环境科学》各 5 篇；          作物病虫害防控类期刊为该领域核心发表载体，领域成果高度集中于专业植保期刊。

（2）高产出作者

Chikoye D、Menkir A 各 8 篇并列第一；Giorio C、Girolami V、Tapparo A 各 7 篇紧随其后。

（3）核心研究机构

意大利帕多瓦大学 25 篇全球第一；美国康奈尔大学 12 篇第二；南伊利诺伊大学、伊斯兰阿扎德大学产出同样突出；          上述高校建成种子丸粒 / 包衣专项优势学科，持续开展专业化、系列化研究。

图 6 顶尖作者 h 指数分布          

Biocca M、Giorio C、Girolami V、Pochi D、Tapparo A h 指数 = 6，领域学术权威；其余头部作者 h 指数 = 5，学界认可度高。

图 7 科研作者共作网络          

Giorio C、Girolami V、Tapparo A、Biocca M 形成紧密核心合作集群，节点大、连线密集；Chikoye D、Little N、Wessman P 等学者合作范围广，但协作强度偏低；连线颜色、粗细代表合作频次，Giorio C 与 Girolami V 合作最为紧密。

图 8 主流期刊 h 指数          

《作物保护》h 指数最高，植保领域影响力断层领先；《科学报告》《害虫治理科学》次之；《全环境科学》《土壤与植物营养期刊》《国际分子科学杂志》处于中等水平，在环境、土壤、分子细分方向影响力突出。

图 9 布拉德福定律核心期刊分区          

核心文献集中于《作物保护》《害虫治理科学》《生物防治》三类植保期刊；其余期刊发文量逐级递减，符合布拉德福文献离散规律；领域高价值成果高度集中于少数专业植保期刊。

图 10 全球科研机构协作网络          

明尼苏达大学、生物防治害虫研究单元为两大协作核心；区域合作集群：霍恩海姆大学 & 国际热带农业研究所、康奈尔大学 & 中国农业大学；希伯来大学等机构独立研究居多，存在广阔跨国合作空间。

3.5 关键词共现与时序、主题分析

图 11 关键词共现网络          

“生长” 节点尺寸最大、连线最多，是领域绝对核心主题；“萌发”“杀虫剂”“新烟碱类” 关联紧密，学界重点关注药剂对苗期发育的影响； “真菌”“农药”“拌种” 代表生物、化学两类防控技术路线；“真菌根际”“接种” 聚焦土壤微生物促生机制；“化学研究”“对照试验” 为通用试验方法关键词。

图 12 历年研究热点变迁          

2014 年为研究分界点：

1.2014 年前高频词：除草剂、寄生独脚金、种子处理、微生物、腐霉，侧重植物病理与病虫化学防控；

2.2014 年后新增热点：粉尘、毒性、暴露风险、噻虫嗪、新烟碱、耐受性、种衣、土壤累积、温度，研究重心转向种衣剂环境安全、药剂生态风险、种子 - 环境互作；          长期持续热点：生物防治、真菌、根际、定殖、镰刀菌，微生物与土壤互作贯穿整个研究周期，是永久核心方向。

图 13 关键词多重对应分析概念图谱          

两大主维度解释总变异 37.45%、35.37%：

1.图谱右侧：种子处理、生物防治、萌发、植物生长 —— 生物调控、作物苗期发育研究集群；

2.图谱左侧：氟虫腈、噻虫嗪、杀虫剂、毒性 —— 农药药剂、生态毒理研究集群；          第二维度区分微生物、室内受控试验研究方向，两大主线边界清晰，微生物交叉研究为新兴中间领域。

图 14 主题密度 - 中心性四象限图

1.驱动型主题（右上，成熟核心）：萌发、真菌、非靶标生物；发展完善、领域核心；

2.利基细分主题（左上，小众专项）：杀虫剂、暴露、农药；研究边界清晰但应用范围窄；

3.基础核心主题（右下，潜力巨大）：生长、土壤、抗性；学科根基，仍有大量研发空间；

4.新兴 / 衰退主题（左下，关注度低）：行为、玉米大斑病菌、病原菌；热度走低或刚起步；          交界主题：独脚金、种子处理、除草剂，兼具基础与新兴特征，未来潜力不确定。

3.6 TOP10 高被引文献（表 1）

1.Girolami V（2009，《经济昆虫学杂志》）：总被引 256，年均 16 次，领域标杆文献；

2.Volin JC（2000，《作物科学》）标准化被引 4.59，长期影响力极强；

3.Itroutwar 等（2020）、Akhtar 等、Tondey 等近年发文短期内获得极高引用，代表当下前沿热点；          

其余经典文献分别聚焦蜂类毒理、纳米种衣、干旱生物防控、非洲寄生杂草治理等细分方向。

4 讨论

中国、美国、巴西作为全球玉米主产国（合计全球玉米产量近 70%），主导玉米种衣领域科研产出，三国将种子处理技术作为破解粮食安全与生态可持续矛盾的核心路径，其研发导向将直接塑造全球农业政策，亟需扩大跨国协作实现区域适配型技术开发。          

加拿大、丹麦发文量有限但单篇被引遥遥领先，证明科研质量与产出总量无必然关联，少量高质量研究即可引领全球农艺改革与政策制定。领域成果集中于《作物保护》《害虫治理科学》等专业植保期刊，Giorio、Tapparo 等顶尖学者持续产出高影响力成果；专业期刊搭建全球学者交流平台，加速低环境负荷增产型种衣技术落地，赋能全产业链。          

帕多瓦大学、康奈尔大学等顶尖高校引领种衣技术研发，建立兼顾产能与生态的行业标准；明尼苏达大学、生物防治研究单元是国际协作枢纽；霍恩海姆大学、国际热带农业研究所、中国农业大学形成稳定合作集群；希伯来大学等独立机构可纳入全球协作网络，丰富技术研发思路。          

关键词分析显示 “作物生长” 是领域终极研究目标，“萌发”“新烟碱杀虫剂” 聚焦种衣药剂苗期防护效果；真菌、微生物拌种代表绿色替代路线，用以削减传统化学农药依赖。时序热点反映研究重心转移：早期侧重病虫化学防治，近年高度关注种衣剂毒性、生态暴露、传粉昆虫损害，生态安全成为研发第一考量。 

主题图谱区分两大主流研究赛道：生物防治种子处理、农药毒理风险评估；学界持续寻找二者平衡方案，开发低环境损伤种衣体系。          

高被引文献分为两大板块：①杀虫剂 / 除草剂种衣病虫害防控；②纳米材料、有益微生物新型绿色处理技术，逆境增产、低残留为核心目标。Girolami、Tapparo、Boily 团队系列文章系统阐明新烟碱类种衣剂对蜜蜂的毒害机制：药剂随植株吐水、播种粉尘扩散造成传粉昆虫死亡，威胁生物多样性与粮食授粉，是全球农药管控政策的核心参考依据。          

Volin 等冷等离子无化学种子处理、Itroutwar 纳米氧化锌种衣代表无残留新型绿色技术，提升养分利用效率，减少土壤化学残留 。Kanampiu 开发抗除草剂种衣用于非洲寄生杂草独脚金防控，适配小农低投入生产模式；Tondey 纳米锌种衣解决饲用玉米土壤缺素问题，为资源匮乏地区提供增产方案 。Akhtar 利用地衣芽孢杆菌提升玉米干旱水分利用效率，为气候变暖背景抗旱育种配套种衣技术提供新思路 。          本研究成果可为可持续玉米种植政策提供支撑：种衣技术革新兼顾农艺效率与生态管控，推动新烟碱类药剂管控、可降解生物基种衣材料普及 ；全球科研互联互通，各国需出台政策扶持国际合作，公私合营模式可加速低污染高效种植体系落地 ；科研、创新、政策协同，才能让种子包衣技术助力气候变化下全球粮食安全与农业韧性。

5 结论与未来研究方向

5.1 研究总结

玉米种子包衣领域科研产出蓬勃，Chikoye D、Menkir A 为高产出领军学者；帕多瓦大学、康奈尔大学为顶尖研究机构；中、美、巴西主导全球发文；《作物保护》《害虫治理科学》为核心发表平台。Giorio、Tapparo 等学者聚焦杀虫剂生态毒理、微生物生物防治，产出高影响力成果；主流研究主线分为作物苗期发育（萌发、生长）、化学 / 生物病虫害防控；两大细分研究分支：生物拌种技术、农药毒性风险评估，行业持续探索增产与生态兼容方案。

5.2 未来研发方向

1.一体化缓释种衣材料开发：融合生物生防菌、缓释营养剂，在不加重土壤化学残留前提下提升萌发与苗期长势，兼顾农艺效率与低环境负荷；

2.复合生防菌种衣体系研发：延长病虫防控时效，系统评估种衣材料对本土土壤微生物群落的影响，构建植物 - 微生物良性互作体系，保障长期土壤地力；

5.3 研究局限性

本文仅基于 Web of Science、Scopus 英文原始试验论文开展计量分析，剔除综述、多语种文献，虽保障数据统一可比，但一定程度缩小文献覆盖范围；两大数据库为全球文献计量通用权威数据源，研究结论具备行业参考价值。

致谢

本研究获巴西高等教育人员发展协调局（CAPES）博士奖学金资助。

作者贡献

戈麦斯：研究构思、方法设计、试验、初稿撰写、修改、可视化制图；          儒尼奥尔：论文修订、指导；          梅洛：构思、修订、指导；          林斯：构思、方法、修订、指导。

基金信息

本研究由巴西 CAPES 专项基金资助。

数据可用性声明

本研究未生成、分析公开数据集。

声明

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参考文献：略